La cétogenèse et la cétolyse
Avant de commencer, imaginez que votre corps est une voiture. D'habitude, il fonctionne à l’essence classique, qui correspond au glucose. Mais que se passe-t-il si l'essence vient à manquer ? Le corps doit alors utiliser un carburant alternatif : les corps cétoniques.
Aujourd’hui, nous allons voir comment ces corps cétoniques sont produits et comment ils sont utilisés par l'organisme. Ce sujet est essentiel, car il concerne de nombreuses situations cliniques comme le jeûne prolongé, le régime cétogène ou encore le diabète mal contrôlé.
- Nous verrons d’abord comment le foie fabrique les corps cétoniques grâce à la cétogenèse.
- Ensuite, nous verrons comment les autres organes utilisent ces corps cétoniques pour produire de l’énergie par l’intermédiaire de la cétolyse.
- Vous vous rappelez sans doute que le précurseur du cycle de Krebs était l’acétyl Coa.
- Vous vous rappelez sans doute aussi, que la béta oxydation produisait de l’acétyl Coa.
Et bien le foie, va utiliser l’acetyl Coa qui est produit par la béta oxydation, l’emballer et l’expédier sous forme de corps cétonique vers les organes qui sont capables de les utiliser. Ces organes vont déballer l’acetyl Coa et l’envoyer dans le cycle de Krebs pour fabriquer de l’énergie.
I. La cétogenèse – La fabrication des corps cétoniques
La cétogenèse se déroule exclusivement dans le foie, et plus précisément dans les mitochondries des hépatocytes. Son objectif est de produire des corps cétoniques à partir de l’acétyl-CoA, une molécule qui est issue de la dégradation des acides gras.
Étape 1 : Deux briques pour construire un début de mur
La première étape consiste à assembler deux molécules d’acétyl-CoA pour former une nouvelle molécule appelée acétoacétyl-CoA. Cette réaction est catalysée par une enzyme appelée thiolase.
Imaginez que l'acétyl-CoA est une brique de construction. Ici, nous collons deux briques ensemble pour former la base d’un mur énergétique.
Étape 2 : On ajoute une troisième brique pour consolider l’édifice
Une troisième molécule d’acétyl-CoA est ajoutée pour former un composé plus grand : le HMG-CoA (hydroxy-méthyl-glutaryl-CoA). Cette réaction est réalisée par l’HMG-CoA synthase.
C’est comme ajouter une troisième brique pour stabiliser l’ensemble de la structure.
Étape 3 : Ensuite, on scie un morceau pour extraire l’acétoacétate
L’enzyme HMG-CoA lyase intervient ensuite pour couper cette structure et libérer une molécule clé : l’acétoacétate, un précurseur des corps cétoniques tout en libérant un acétyl Coa
On peut imaginer que l’on coupe notre mur pour récupérer un bidon d’essence qui était caché à l’intérieur l’acétoacétate, on enlève une brique.
Étape 4 :L’acétoacétate peut suivre deux voies :
- Il peut être transformé en β-hydroxybutyrate, une forme plus stable qui circule mieux dans le sang. Cette transformation est réalisée par l’enzyme β-hydroxybutyrate déshydrogénase.
En gros, c’est un peu comme si on mettait notre bidon dans un colis pour qu’il puisse être transporté facilement par la poste.
- Une petite partie de l’acétoacétate se dégrade spontanément en acétone, un composé volatil à l’odeur de pomme verte qui sera éliminé par les poumons et qui est donc un déchet.
Bilan de la cétogenèse
Le foie fabrique β-hydroxybutyrate et de l’acétoacétate, mais il ne peut pas les utiliser lui-même. Ces molécules vont être transportées dans le sang pour être utilisées par d’autres organes comme le cerveau, les muscles et le cœur.
II. La cétolyse – L’utilisation des corps cétoniques
Les corps cétoniques produits par le foie vont être captés par les tissus périphériques. Contrairement au foie, ces organes possèdent les enzymes nécessaires pour utiliser ces molécules et les convertir en énergie.
Étape 1 :
La première étape consiste à retransformer le β-hydroxybutyrate en acétoacétate,grâce à l’enzyme β-hydroxybutyrate déshydrogénase.
On enlève le paquet qui a permis de transporter l’acétoactate puisqu’on est arrivé à destination, par exemple dans les cellules du coeur, pour pouvoir l’utiliser
Étape 2 : On insère une clé pour débloquer l’énergie
Ensuite, l’acétoacétate est activé grâce au succinyl-CoA transférase, une enzyme qui lui ajoute une molécule de CoA. Il est ainsi converti en acétoacétyl-CoA.
Notre bidon d’essence nécessite une clé (le CoA) pour pouvoir être utilisé.
Enfin, l’enzyme thiolase coupe l’acétoacétyl-CoA en deux molécules d’acétyl-CoA qui sont le précurseur du cycle de Krebs . La boucle est bouclée. L’acétyl Coa peut entrer dans le cycle de Krebs des cellules qui ont des mitochondries et qui ne sont pas des cellules du foie, pour produire de l’ATP et donc de l’énergie.Je vous rappelle que les seules cellules qui n’ont pas de mitochondries sont les hématies. Elles ne peuvent donc pas utiliser les corps cétoniques.
Les trois corps cétoniques sont : l’acétoacétate, le Béta-hydroxybutyrate et l’acétone.
Le régime cétogène : un carburant alternatif contrôlé
Le régime cétogène est parfois utilisé pour traiter certaines pathologies, comme l’épilepsie résistante ou le diabète de type 2. En forçant le corps à utiliser les corps cétoniques, on observe parfois des améliorations métaboliques.
L’acidocétose diabétique : l’accident de la route
Si trop de corps cétoniques s’accumulent dans le sang, cela provoque une acidification du sang (acidocétose), une situation dangereuse qui peut mener au coma diabétique.
Le jeûne et l’adaptation métabolique
Après environ 48 heures de jeûne, le cerveau commence à utiliser massivement les corps cétoniques pour compenser le manque de glucose.
